武義溫泉成因特征及利用前景

2016-10-12 09:09:26朱厚忠

西部探礦工程 2016年10期

朱厚忠

（浙江省武義縣國土資源局，浙江武義321200）

武義溫泉成因特征及利用前景

朱厚忠*

（浙江省武義縣國土資源局，浙江武義321200）

著重論述了武義溫泉成因特征、地熱水循環模式，并結合武義縣社會經濟發展，描述了進一步開發利用地熱資源的美好前景。

武義溫泉；成因優勢；再生循環；美好前景

1　概述

武義溫泉“華東一流，浙江第一”，有著國土資源部命名的“中國溫泉之城”榮譽。武義縣委、縣府把“打造中國溫泉名城，構建東方養生勝地”編入“十三·五”規劃總體目標。作為本地地質同行有義務進一步認知掌握溫泉的成因規律，使更多的人了解溫泉利用的現狀和前景，使更多的有識之士、投資家來充分利用這一美好資源，服務于全縣社會經濟總體目標。

2　溫泉成因及地熱地質模式

2.1武義地熱田的熱儲

2.1.1影響武義地熱田的區域構造及主要熱儲構造帶

東西向區域衢州—天臺大斷裂帶通過地熱田北緣上茭道—八字墻一帶，形成于燕山早期，屬活動性斷裂帶。

北東向區域慶元—浦江深斷裂帶，通過地熱田北西盆緣，屬活動性斷裂。

北西向區域淳安—溫州大斷裂帶通過地熱田范村、武義縣城、泉溪一帶，晚近期有一定活動。

南北向區域箬陽—柳城—鶴溪斷裂帶通過地熱田西側四百田、章五里一帶，為晚近期松散破碎帶。

上述區域構造為武義地熱田格架構造，內有多條與之平行的次級構造，這些大小不一的次極構造充填了200多個螢石礦床（點），由于新構造期的地質運動形成了繼承性擊穿螢石礦床破碎帶，共同完成了縱橫交錯的網格狀熱儲構造帶。區內主要熱儲破碎帶有北東向楊家—塔山構造帶，控制了楊家、長蛇形、塔山的溫泉，還有北東向冷水坑—溪里構造帶控制了章山、冷水坑、余山頭、溪里、徐村溫泉，及與其平行的周嶺、魚形角溫泉。

2.1.2淺部熱儲

目前武義地熱田屬斷裂對流型淺部帶狀熱儲中—低溫地熱資源。熱儲主要存在空間是連接深部侵入巖體內外帶或巖體內的斷裂構造破碎帶部位。鑒于目前勘查深度在300～450m之間，所能涉及的是深部高溫流體沿構造裂隙帶上升運移（伴隨逐漸降溫），于構造膨大張開或交切復合等有利部位集聚的淺部熱儲，故水溫較低，一般僅35℃～50℃。

2.1.3深部熱儲

上部與淺部熱儲帶過度，底部就是加熱帶頂部，具強大持續的傳導流補給，其多孔破碎熱流體徑流是重要特征。深部熱儲屬中—高溫地熱資源，例溪里北東向熱儲破碎帶長度25.5km，寬5～60m，下切深度3000m，是具有較大規模的熱儲構造。據浙江省地質礦產老科技工作者協會朱安慶等采用SiO2、Na-K，經驗溫標估算武義地熱田溪里等5個溫泉區中深部熱儲的溫度和深度，表1為溪里魚形角塔山地熱區SiO2溫標法估算結果。

由表1可見，Na-K溫標較SiO2溫標計算值偏大，由于地熱區水化學分析數據太少，僅作為今后論證時參考。

熱儲深度為986～1169m，熱儲溫度為95.89℃～110.50℃；Na-K溫標，熱儲深度1097～1388m，熱儲溫度達104.71℃～128.0℃，皆達到國家《地熱資源地質勘查規范》GB/T11615—2010中地熱資源溫度分級的中溫地熱資源標準，見表2。

2.2武義地熱田的熱源

武義地熱田熱源是以深部區域性燕山早期花崗巖基及燕山晚期巖漿穹隆熱源形成的強大地熱場為背景，又疊加燕山末期小規模晚期侵入巖體組成的熱源。

表1　熱儲溫度及深度計算表

表2　地熱資源溫度分級

深部熱源具很高溫度，根據鉆井或坑道中在溪里和魚形角兩地不同深度的地熱梯度分別是11.58°/100m和10.28°/100m，高熱梯度反映了深部存在高熱儲。深部熱流以通過導熱性能較好的中酸性火山巖向地表傳遞；深循環對流地熱流體從深部輸送出更高溫度，二者共同組成了淺部熱儲熱源。

2.3武義地熱田蓋層

武義盆地以晚侏羅世破火山口坍陷為基礎，以早白堊世陸相湖盆沉積地層為主體，封閉了破火山口及其下面的巖漿房。下白堊盆地地層及上侏羅統火山巖地層共同組成了武義地熱田的蓋層，厚度由數百米至3～4km。據武漢地質學院水文地質系畢業實習隊在魚形角、大塘口、馬昂、荷葉塘等螢石礦井中采集的少數巖石熱導率樣品及地溫測量資料，計算地熱梯度及大地熱流見表3，可知砂礫巖及粉砂巖熱導率及大地熱流皆低；熔結凝灰巖熱導率高，大地熱流并不高；含水構造破碎帶（構造角礫巖）大地熱流及導熱率皆高。借助此表可初步表明盆地沉積地層是較好的阻熱保護蓋層。

表3　巖石熱導率及大地熱流測量表

2.4地熱水補給、徑流、排泄及深循環對流的水動力

武義地區北東向、北西向、東西向、南北向格架斷裂及各組互為平行排列的次級斷裂相互交切，縱橫分布，地表盆地匯集的大量降水在淺部形成“網格”狀下滲，隨深度增加小裂隙歸并于深大斷裂構造下滲到地熱溫度所需的深度進行深循環。張性和張扭性構造形成時間較晚，新構造斷裂破碎帶裂隙發育便于潛水下滲；壓性和壓扭性構造形成時間較早，被螢石礦、石英脈等充填堵塞，但有新構造的繼承活動，出現了新的破碎帶也是良好的下滲通道。

武義盆地地層中富含Ca2+、Mg2+，在一定深度（溫度30℃～40℃條件），Ca2+、Mg2+析出沉淀堵塞通道；火山巖地層鈣、鎂含量低，下滲潛水中Ca2+、Mg2+析出沉淀量少保持了通道的暢通性。

武義盆地兩側火山巖一般比盆地高300～500m，高地勢區的靜水壓力成為下滲深循環的水動力，并使熱流體在深部向盆地區徑流，遇到構造破碎帶通道則上涌至近地表淺部，沿小裂隙擴散排泄。武義地區屬低山丘陵區，地勢較低，沒有切割深的峽谷，靜水壓力小，熱水一般在地表以下呈較深隱伏狀。

2.5地熱水形成概念模式圖

根據浙江省地質礦產老科技工作者協會1995年對地熱田的塔山、徐村兩溫泉進行氧氫同位素測試結果見表4。

表4　氫氧同位素測試結果表

圖1與現今大氣降水相當，因此確定溫泉水補給源為大氣降水。補給區為武義盆地兩側上侏羅統火山巖高地勢區，補給距離約6～8km，相對高差形成的靜水壓力是地表水深循環徑流和上升擴散的水動力條件，熱流體循環深度約在1000m以上，熱礦水成因為大氣降水沿斷裂帶深循環對流，形成過程如圖2所示。

圖2　地熱水形成過程

參考浙江省第三地質大隊葉志正等高級工程師提供的武義地熱田地下熱水成因模式如圖3所示。

3　武義溫泉利用前景

3.1眾多尚未開發的溫泉是武義溫泉產業發展的豐富源泉

武義地熱田已經發現了13處溫泉，分別是：荷葉塘、楊家、長蛇形、塔山、章山、冷水坑、余山頭、溪里、魚形角、徐村、鄭山頭、潘村、周嶺等溫泉，隨著勘查不斷深入將有更多的溫泉發現。目前已在利用的僅溪里與塔山2個溫泉，另有11處之多尚未開發利用，例如：魚形角溫泉為20世紀90年代初東風螢石公司開采螢石礦時發現，溫泉出水點埋深230～265m，涌水量1248m3/d，水溫36℃～39℃，地熱梯度9.7℃/100m，水質為HCO3、SO4-Na（Ca）型氟、偏硅酸達命名標準。又如：鄭山頭溫泉，2007年溫泉普查時發現，出水點埋深190m，涌水量3000m3/d（冷熱混合水），井口水溫33.5℃，地熱梯度10.88℃/100m，水質為HCO3、SO4-Na（Ca）型氟達命名標準、偏硅酸接近命名標準。還有余山頭溫泉，2007年溫泉普查時發現出水點埋深350m，涌水量2000m3/d（冷熱混合水），坑口水溫30.0℃，地熱梯度大于5℃/100m，水質為HCO3、SO4-Na型氟、偏硅酸達命名標準。雖然這些溫泉在開發利用中還存在一些難度，但隨著研發技術的成熟創新及社會發展的需求，溫泉價值、用途會得到更多的體現。

3.2深部中—高溫熱儲的研發探索

目前武義發現的溫泉屬淺部次級熱儲低溫地熱資源，深部熱儲尚未觸及到，淺部次級熱儲在發掘中易被破壞“自封閉”構造而混入冷水降低溫度，大大降低了利用價值，因此未來探索的方向是深部中—高溫熱儲。從深部燕山早期破火山口噴發后空虛的巖漿房上侵的巖漿穹隆余熱推斷可能存在溫度200℃左右的大面積干熱巖體，如能研發向干熱巖體灌入冷水，加熱升溫后再抽回地面利用，那將會獲取可觀的高溫能源，對減少傳統能源CO2、H2S氣體、渣的排放，對生態環境保護將是巨大的貢獻。